驱动控制电路以及内燃机点火装置的制造方法
【专利说明】驱动控制电路以及内燃机点火装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明基于2013年4月16日申请的日本专利申请第2013-85720号，在此引用其记载内容。
技术领域
[0003]本发明涉及生成对流过负载的电流进行通断电的开关元件的驱动信号的驱动控制电路以及内燃机点火装置。
【背景技术】
[0004]专利文献I等中公开的内燃机点火装置(以下称为点火装置)正被小型化。这种点火装置由开关元件和控制IC构成，所述开关元件进行流过点火线圈(负载)的电流的通断电，所述控制IC按照由发动机ECU(电子控制装置)输入的矩形波点火信号(输入信号)对开关元件进行通断驱动。
[0005]该点火信号的输入线(信号输入线)上有可能施加到由静电放电(ESD)引起的高频、高电压的电涌(surge)，因此设置有电涌保护电路。此外，还需要对于信号输入线上感应的交流噪声作出对策。因此，作为从负极性电涌保护控制1C、并对交流噪声的负电压进行钳位的电路，使用在信号输入线与地线之间以信号输入线侧为阴极连接的二极管。该二极管可以内置于控制IC中。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:特开2006-46256号公报
[0009]若采用基于上述二极管的保护电路，则在通常的使用方式中，能够对于负极性电涌及交流噪声得到充分的保护。但是，以确立更可靠的保护为目的，在更严酷的噪声环境中进行试验的结果，观察到以2值电平(例如0V/5V)输入的点火信号的控制IC内的电压电平上升的现象。若点火信号的电平整体上升，则比较器判定点火信号的电平时的相对于阈值电压的裕度(margine)(尤其对于低电平的裕度)降低，耐澡声性有可能下降。
[0010]针对该问题，已明确能够通过在信号输入线与地线之间连接使交流噪声通过的旁通电容器来解决。但是，以这种目的设置的旁通电容器的电容值非常大(例如几yF)，难以内置于控制1C。若将旁通电容器外置于控制ic，则不仅使点火装置大型化，还增加组装作业动作量。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供即使在更加严酷的噪声环境中，也无需附加旁通电容器就能够正常驱动开关元件的驱动控制电路及内燃机点火装置。
[0012]本发明的第一方式所涉及的驱动控制电路，按照输入信号，生成对流过负载的电流进行通断电的开关元件的驱动信号。驱动控制电路具备第1、第2保护电路以及驱动信号生成电路。
[0013]第I保护电路连接在输入信号的信号输入线与地线之间，将在信号输入线上叠加的交流噪声的电压钳位到+Vp (+Vp > O)的电平。第2保护电路连接在信号输入线与地线之间，将在信号输入线上叠加的交流噪声的电压钳位到-Vp(_Vp< O)的电平。驱动信号生成电路基于信号输入线的电压与阈值电压Vt的比较，生成驱动信号。
[0014]输入信号具有低电平电压VL和高电平电压VH的二值电平。钳位电平+Vp和-Vn被设定为，钳位到钳位电平+Vp和-Vn的交流噪声的平均电压低于阈值电压Vt与低电平电压VL的差电压Vt-VL、且高于阈值电压Vt与高电平电压VH的差电压Vt-VH。
[0015]本发明人阐明，上述输入信号的电压电平通过以下的作用进行变动。例如，在信号输入线与地线之间以信号输入线侧作为阴极连接的二极管对信号输入线上感应的交流噪声的负电压进行钳位，但不具有对交流噪声的正电压进行钳位的作用。也有时在信号输入线与地线之间设置对于正极性电涌的保护电路。但是，多数情况下，该正电涌保护电路作用于具有比交流噪声高的电压的电涌电压，而不具有对交流噪声的钳位作用。
[0016]其结果，信号输入线上叠加的交流噪声成为正负非对称的波形，交流噪声的平均电压正向变大。驱动信号生成电路对正向移位其平均电压量的输入信号与阈值电压Vt进行比较。同样，例如设置对交流噪声的正电压进行钳位的二极管的情况下，交流噪声的平均电压负向变大。驱动信号生成电路对负向移位其平均电压量的输入信号与阈值电压Vt进行比较。其结果，相对于阈值电压Vt的低电平电压VL或者高电平电压VH的裕度降低。
[0017]根据第一方式，第I保护电路将交流噪声钳位到正电压+Vp，第2保护电路将交流噪声钳位到负电压-Vn0由此，信号输入线上叠加的噪声波形的正负非对称性得到改善，因此能够降低交流噪声的平均电压大小，能够抑制因交流噪声导致的输入信号的电压电平的变动。其结果，与现有结构相比能够提高耐噪声性。进一步，以满足(Vt-VH) <被钳位的交流噪声的平均电压< (Vt-VL)的条件的方式动作，因此驱动信号生成电路不会误判定输入信号的电平。因此，即使在更加严酷的噪声环境中，也无需添加旁通电容器就能够正常驱动开关元件。
[0018]第I保护电路可以具备:晶体管，通电端子间(例如集电极、发射极间)连接在信号输入线与地线之间，按照施加到与地线连接的通电端子与控制端子之间(例如基极、发射极之间)的控制电压，进行导通截止动作；电容元件，连接在信号输入线与晶体管的控制端子之间；以及电阻元件，连接在晶体管的控制端子与地线之间。根据该结构，若交流噪声正向变化，则通过电容元件与电阻元件的串联结构，经由电容元件在电阻元件上产生电压下降，且晶体管导通。由此，将信号输入线上叠加的交流噪声的电压钳位到+Vp的电平。
[0019]也可以在信号输入线与电容元件之间设置电阻。通过适当设定该电阻值，能够调整钳位电平。
[0020]也可以在信号输入线与电容元件之间设置以信号输入线侧为阳极的二极管。由于二极管具有大致恒定的正向电压，因此能够按照该电压调整钳位电平。
[0021]第I保护电路也可以在信号输入线与地线之间将以信号输入线侧为阳极的二极管和以信号输入线侧为阴极的齐纳二极管串联连接而构成。根据该结构，将信号输入线上叠加的交流噪声的正电压钳位到将二极管的正向电压和齐纳二极管的齐纳电压相加的电平。
[0022]第2保护电路也可以在信号输入线与地线之间具备以信号输入线侧为阴极连接的一个或多个串联的二极管而构成。根据该结构，将信号输入线上叠加的交流噪声的负电压钳位到二极管的正向电压的η倍(η = 1、2、……)的电平。
[0023]第2保护电路也可以具备:晶体管，通电端子间连接在信号输入线与地线之间，按照施加到与信号输入线连接的通电端子与控制端子之间的控制电压，进行导通截止动作；电容元件，连接在晶体管的控制端子与地线之间；以及电阻元件，连接在信号输入线与晶体管的控制端子之间。根据该结构，信号输入线上叠加的交流噪声的电压钳位到-Vn的电平。
[0024]也可以在电容元件与地线之间设置电阻。通过适当设定该电阻值，能够调整钳位电平。
[0025]也可以在电容元件与地线之间设置以地线侧为阳极的二极管。由于二极管具有大致恒定的正向电压，因此能够按照该电压对钳位电平进行调整。
[0026]第2保护电路也可以在信号输入线与地线之间将以信号输入线侧为阴极的二极管和以信号输入线侧为阳极的齐纳二极管串联连接而构成。根据该结构，信号输入线上叠加的交流噪声的负电压钳位到将二极管的正向电压和齐纳二极管的齐纳电压相加的电平。
[0027]也可以将电容元件与以相互成为反极性的方式串联连接的齐纳二极管并联连接。根据该结构，能够从由ESD等引起的高频电涌保护电容元件。并且，由于串联连接的齐纳二极管具有齐纳电容，因此在与电容元件之间互相补充频率特性，由此能够对更宽频带的交流噪声维持钳位作用。
[0028]本发明的第二方式所涉及的内燃机点火装置，具备:进行流过点火线圈(负载)的电流的通断电的开关元件；以及生成开关元件的驱动信号的上述驱动控制电路。根据第二方式，即使在更严酷的噪声环境中，也能够正常驱动点火线圈。
【附图说明】
[0029]有关本发明的上述目的及其他目的、特征以及优点通过参照附图进行的下述的详细说明而变得更加明确。
[0030]图1为表示本发明的第I实施方式的点火装置的结构图。
[0031]图2Α为信号输入线上的点火信号以及流过点火线圈的初级线圈的电流的波形图。
[0032]图2Β为信号输入线上的点火信号以及流过点火线圈的初级线圈的电流的波形图。
[0033]图2C为信号输入线上的点火信号以及流过点火线圈的初级线圈的电流的波形图。
[0034]图3Α为被钳位的交流噪声的波形图。
[0035]图3Β为被钳位的交流噪声的波形图。
[0036]图3C为被钳位的交流噪声的波形图。
[0037]图4为表示本发明的第2实施方式的点火装置的结构图。
[0038]图5为表示本发明的第3实施方式的点火装置的结构图。
[0039]图6为表示本发明的第4实施方式的点火装置的结构图。
[0040]图7为表示本发明的第5实施方式的点火装置的结构图。
【具体实施方式】
[0041 ] 在各实施方式中，对实质上相同的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
[0042](第I实施方式)
[0043]以下，参照图1至图3C，对本发明的第I实施方式进行说明。图1所示的点火装置1(内燃机点火装置)具备控制IC2、IGBT3以及点火线圈4